性染色体と性染色体のように挙動する菌を用いた新規なフロリゲン機能解析

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本研究では、XY型性染色体を持つ植物ヒロハノマンテマとY染色体のように挙動する黒穂菌を用いて、性染色体と性染色体様活性をもつ菌感染が花成誘導因子フロリゲンの制御機構に関与する可能性を検証した。花芽形成に影響する日長や温度などの環境条件を統一した人工気象器内で、播種から開花までの所要日数を雌雄別に計測したところ、オスはメスより有意に開花が遅いことがわかった。さらに、黒穂菌感染による外的要因でオス化が誘導された雌花においても開花遅延が観察されたことから、花の性表現と開花時期の連動性が示唆された。開花の制御因子としてフロリゲンをコードするFT遺伝子の発現量を測定したところ、雌雄間あるいは黒穂菌感染・非感染を比較してもFT発現量に有意差は認められなかったことから、開花性にみられる性的二型にはフロリゲン以外の原因因子が関与すると考えられた。そこで、顕微鏡下で1mm以下の花芽器官を解剖・回収し、花芽形成初期メリステムにおけるトランスクリプトーム解析を行なった。RNA-seqで得られたリードから、オス特異的に発現変動する遺伝子群を抽出し、さらに菌感染によるオス化雌花でオスと同様に発現変動する遺伝子を探索したところ、花成促進因子として知られるAGAMOUS-like 24(AGL24)のオーソログ遺伝子が見出された。AGL24はメスに比べてオスで発現量が低く、黒穂菌感染した雌花においてもオスと同様に発現低下し、AGL24発現量と開花性は連動した。さらに、花の性表現に直接的に関わるクラスB MADS遺伝子群APETALA3(AP3)がAGL24と相関して発現変動したことから、花の性表現と開花時期の連動性の原因因子はAGL24とAP3であると考えられた。